FI88624C

FI88624C - Anvaendning av kromhaltig legering

Info

Publication number: FI88624C
Application number: FI872608A
Authority: FI
Inventors: Helmut Diekmann; Kurt Wilhelm Eichenhofer
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1986-06-14
Filing date: 1987-06-11
Publication date: 1993-06-10
Also published as: DE3620167A1; FI88624B; EP0249792A1; FI872608A; ES2012072B3; JPS634035A; KR880000611A; FI872608A0; DE3761053D1; JP2537515B2; CA1307138C; EP0249792B1; KR950005323B1

Description

1 88624

Kromipitoisen lejeeringin käyttäminen

Esillä oleva keksintö koskee sellaisen molybdeeniä sisältämättömän kromipi toisen metalliseoksen käyttöä, joka 5 sisältää 21 - 55 paino-% kromia, 0-30 paino-% rautaa, 0 - 5 paino-% volframia, 45 - 79 paino-% nikkeliä 10 ja lisäksi tavallisia muita aineita, kuten hiiltä, piitä, fosforia, rikkiä, typpeä, alumiinia, kuparia, vanadiinia, titaania, tantalta ja niobiumia, raaka-aineena laitteistoille, jotka kestävät yli 96 %:n pitoisuuksia rikkihappoa.

15 Rikkihapon valmistaminen tapahtuu tavallisesti rik- kidioksidivaiheen kautta, josta sitten hapettamalla muodostetaan rikkitrioksidia, joka sitten absorboidaan konsentroituun rikkihappoon, jossa se reagoi veden kanssa muodostaen edelleen rikkihappoa.

20 Oleellisia rikkihapon valmistusvaiheita ovat kui vaus, absorbointi ja jäähdytys. Näiden vaiheiden aikana on rikkihappopitoisuus yleisesti suurempi kuin 96 %.

Konsentroitu rikkihappo ja oleum ovat erityisesti korkeammissa lämpötiloissa erityisen syövyttäviä aineita.

25 Siksi on erityisen toivottavaa, että kaikki rakenneosat rikkihapon valmistuslaitoksessa, kuten esimerkiksi kon-taktitornit, lämmönvaihtimet, putket, venttiilit, pumput, jakelijat ja vastaavat osat, jotka joutuvat kosketuksiin rikkihapon kanssa, ovat korroosion kestävistä materiaa- 30 leista. Tällaisina aineina ovat tällä hetkellä käytössä valurauta, tiilet, muovit ja korroosion kestävät metalli-seokset.

Käytettyihin metallisiin osiin kohdistuu huomattavan nopea korroosio. Ellei suoriteta mitään erityisval- 35 misteluja ja elleivät ne ole voimakkaasti seostettuja, on niillä rajoitettu elinikä.

2 88624

Voimakkaasti seostetut aineet ja valurauta aiheuttavat ongelmia työstössä, ja tämä aiheuttaa rajoituksia laitoksen muotoon ja joudutaan käyttämään lisää laippoja, putkia ja siten kustannukset lisääntyvät ja syntyy lisää 5 mahdollisia vuotokohtia.

Eräs mahdollisuus pienentää korroosiota on käyttää anodista suojausta. Sähkökemiallisesti muodostuvan oksidi-kalvon avulla voidaan korroosiota pienentää oleellisesti. Tällöin voidaan käyttää ruostumatonta terästä myös happo-10 lämpötiloissa, jotka ovat korkeampia kuin 120 °C.

Anodisten suojauksien käytön haittapuolena on se, että niitä voidaan käyttää vain laitteistoissa, joilla on yksinkertainen geometria. Erityisissä osissa, kuten suut-timissa, putkimutkissa, laipoissa jne. ei siten voida 15 käyttää anodista suojausta korroosion estämisessä. Lisäksi tarvitaan laitosmittasuhteissa suurempi tarkastuskäyttö anodipotentiaalin takia. Tehtaan seisoessa täytyy passiivisuus osittain muodostaa uudelleen.

Tantalin lisäämisen esteenä valmistettaessa korroo-20 sion kestäviä raaka-aineita (Chem. Ind. XXXV/6, 1983, D.E. Lupton: Sondermetalle im chemischen Apparatebau) on sen korkea hinta ja lisäksi sitä on vähän käytettävissä.

DE-C 2 154 126 esittää molybdeenipitoisen, auste-niittipitoisen nikkelilejeeringin kuumaa konsentroitua 25 rikkihappoa kestävänä raaka-aineena. Koska tuotetta on vaikea työstää, rajoittuu käyttö kuitenkin osiin, kuten akseleihin, laakereihin, pumppuihin, venttiileihin ja vastaaviin.

DE-A 3 320 527 esittää piipitoisia teräksiä. Nii-30 den haittapuolena on kuitenkin niiden rajoitettu käytettävyys, koska materiaaleja on vaikeammin saatavissa.

Lopuksi EP-A 1 309 674:ssä esitetään raaka-aineita käytettäväksi kuumilla erittäin konsentroiduilla rikkihapoilla, joista kuitenkin vain Alloy 26-1 (raaka-aine nro 35 1.4131, lyhenne Xl CrMo 26 1) on tarvittavissa olosuhteis sa hyvin korroosiota kestävää. Tämän raaka-aineen haitta- i 3 88624 puolena on sen huono työstettävyys. Se vaatii mm. erityisen suuria vaatimuksia hitsausteknisen työstön suhteen.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää edullinen, helposti saatavissa oleva aine rikkihappoa kes-5 täväksi raaka-aineeksi, joilla ei olisi edellä esitettyjen metalliseoksien haittapuolia.

Nyt on havaittu, että nämä vaatimukset täyttää hyvin kromipitoinen metalliseos, jossa kromia on 21 - 55 paino-%, rautaa 0,5 - 30 palno-% ja volframia 0-5 pai-10 no-% ja nikkeliä korkeintaan 79 paino-%.

Esillä olevan keksinnön kohteena on siten molybdeeniä sisältämättömän kromipitoisen metalliseoksen käyttö, jolloin metalliseos sisältää 21 - 55 paino-% kromia, 15 0-30 paino-% rautaa, 0 - 5 paino-% volframia, 45 - 79 paino-% nikkeliä ja tavallisia muita aineita, kuten hiiltä, piitä, fosforia, rikkiä, typpeä, alumiinia, kuparia, vanadiinia, ti-20 taania, tantalla ja niobiumia, raaka-aineena laitteistoissa, jotka kestävät rikkihappoa suurempina pitoisuuksina kuin 96 %.

Erityisen hyvä korroosionkestävyys saavutetaan metalliseoksella, jonka kromipitoisuus on 23 - 51 paino-%. 25 Rikkihappoa kestävinä metalliseoksina pidetään ny kyisen tekniikan mukaisesti sellaisia seoksia, joiden mo-lybdeenipitoisuus on vähintään 2 palno-%. Esillä olevan keksinnön mukaiset seokset sitä vastoin eivät sisällä molybdeeniä. Keksinnön mukaiset seokset ovat kuitenkin ver-30 rattuina tunnettuihin molybdeenlpitolsiin lejeerinkeihin oleellisesti parempia korroosionkesto-ominaisuuksiltaan. Keksinnön mukaisten seosten hyvä työstettävyys johtuu nik-kelipitoisuudesta.

Näistä seoksista valmistetut raaka-aineet ovat hy-35 vin korroosionkestäviä erittäin konsentroituja rikkihappoja vastaan. Tämän keksinnön kohteena on siten myös keksin- 4 38624 nön mukainen käyttö, jonka mukaisesti raaka-aine kestää rikkihappoa pitoisuuksina 100, edullisesti 98,0 - 99,5 paino-%. Tässä voidaan harkita myös happojen lisäkonsen-trointia.

5 Yllättäen havaittiin kuitenkin myös, että raaka- aine on kestävä rikkihappoa vastaan konsentraatioilla 100 - 122,5 paino-% (oleum). Myös oleum-alueella on käyttö suositeltavaa hyvien korroosio-ominaisuuksiensa vuoksi taloudellisista ja varmuusteknillisistä syistä.

10 Seoksen oleellinen merkitys käytettäessä rikkihap poa kestävänä raaka-aineena, aiheutuu sen konsentraatiosta riippuvan korroosiovasteen lisäksi keksinnön seosten epätavallisesta lämpötilavasteesta. Siitä valmistetut raaka-aineet kestävät rikkihappoa lämpötiloissa korkeintaan 15 350 °C, edullisesti 50 - 250 °C, erityisesti kuitenkin 80 - 200 °C.

Ominaisuuksiensa perusteella ovat keksinnön mukaiset metalliseokset parempia kuin muut tunnetut aineet. Ne soveltuvat siten erinomaisesti käytettäväksi laitevalmis-20 tuksissa lämmönvaihtoa varten, putkistoihin, pumppuihin, pumpun osiin, armatuureihin, laippoihin, suodattimiin, sumusuodatukseen, pisaranerottimiin, S03-pitoisten kaasujen absorptioon tai kaasujen kuivaamiseen, silloin kun kuivausaineena on rikkihappoa ja säiliöihin. Laitteiden 25 valmistaminen tapahtuu tunnettuja menetelmiä käyttäen ja käyttäen samanlaisia tai samankaltaisia hitsauslisäainei-ta.

Koska näissä raaka-aineissa on paljon metalliseos-aineosia, voidaan niitä käyttää myös syövyttävien jäähdy-30 tysvesien käsittelyssä.

Energian talteenotossa rikkihapon valmistuksessa pyritään erityisesti väli- ja loppuabsorptioiden alueella lämpötiloihin yli noin 80 °C, jolloin lämmönvaihto palvelee syöttöveden esilämmitystä tai yli 110 °C:n lämpötiloissa 35 alipainehöyryn tuottoa. Myös tähän tarkoitukseen soveltu vat keksinnön mukaiset raaka-aineet erittäin hyvin. Toinen 5 88624 keksinnön mukainen käyttö syntyy siten siitä, että metalliseoksesta valmistettuja laitteita käytetään väli- ja loppuabsorptioiden alueilla rikkihappoa tuottavissa laitoksissa lämpötilassa 80 - 200 °C ja rikkihappopitoisuuk-5 sissa 98,0 - 99,5 paino-% H2S04.

Seuraavassa valaistaan keksintöä esimerkkien avulla, ilman että esimerkit olisivat keksintöä rajoittavia. Esimerkki 1

Rikin polttoon perustuvassa kaksoiskontaktitehtaas-10 sa, jonka kapasiteetti oli 500 tato S03, pantiin väliab-sorptiolaitteen happokierrätyksessä ennen sisäänmenoa happo jäähdyttimeen erilaisia metalliseoksia lämpötiloissa 125 - 135 °C ja rikkihappopitoisuudessa 98,5 - 99,5 %. Virtausnopeus oli noin 1 m/s, koeaika oli 42 -15 60 d. Kierrätetty happomäärä oli noin 250 m3/H.

Suorakulmaisten koepalojen mitat olivat 50 x 15 x 3 mm.

Yksittäiset koepalat (osaksi hitsausliitos) oli erotettu toisistaan teflonista valmistetuilla erottimilla 20 ja ne oli eristetty putken seinämistä.

Korroosionkestävyys yksiköstä mm/a määritettiin painon mittauksilla ja muuntamalla yksiköt toiseksi.

Tutkitut raaka-aineet on esitetty taulukossa 1, esimerkin 1 tulokset esitetään taulukossa 2.

25 6 88624 _ in * 'Tj m x t: - to r> js.

2 o E

^ Γ4 O

* f4 · H · H HO»» • · n *—· x in x o r- in C ro - (tJ -

r I E O E -t O O

• Ο · Ο ΙΛ *—» k m x o —« o H ffl ·> <β ·* * ·* to I E O E O O o kj ν (V)

r-» ΙΛ ΙΛ · 00 w+ O

u o o k o o o u - ns *

«—» O O E O O O

c x in x o eg

.<, u i m - m - * I

_ E O E — N

o d •H __

5 I—· <M lO

x o - rH X ii I m in h_J ^>4

O

λ; λ: — o 3 I-1 co so cm JL l- CD I - TJ CJ M· C- sD 00 IT) 3 i-i CM 01 CM -« IÖ

H

•4 ^ «* * O C\J t'*.

0) ^ X · U. ti rem m >o ^ f-» E 4-«

• W

I—> .«j T3 O U) Φ cn c · o> q: Z 0) oo ·**» to Q£ m — OS m E * m ^ n m

— ~ —- QD Ό X

M m O N. o _, OdflD Γ0 CM ·—· c 5 — o O O r 1 o 2 K. c^ CJ u < 2 >D «O CM >% >, .5 _ o o — n

3 ΉΉ n. «H M 0IU

7 οι» g-Η-ΗΛίο i.H CC k Φ0) uo.

2 p o o H -j-j ·« l.

rt.S uu C in 01 20 5 d c c 5 «« o «e· ~ ~ & is c w ·** o o O) X) ♦« ns » o

Id ., 2 2 n co m

—· (\J fA ^ kA i I

nj *h d ^ ®D ® i 7 88624

Taulukko 2

Raaka- aineen Aika Vahingoittu- nro [d] mismäärä (nun/a) Havaittu 5 - 1 45 0,06 Lähes samanlai nen vahingoittuminen 2 45 0,06 Lähes samanlai- 10 nen vahingoit tuminen 3 45 0,06 Lähes samanlai nen vahingoittuminen 15 - 4 45 0,4 Suurempi va hingoittuminen 5 45 1,45 Suurempi va hingoittuminen 20

Esimerkki 2

Seuraavia raaka-aineita varastoitiin seitsemän päivää 99-%:isessa H2S04:ssa erilaisissa lämpötiloissa. Tällöin saatiin seuraavat vahingoittumismäärät mitattuina 25 yksikössä mm/a. Näytekappaleen muoto: 50 x 15 x 3.

Raaka-aineen Lämpötila [”C] nro 150 200 250 300 30 1 0,06 0,05 0,04 0,04 2 0,06 0,04 0,04 0,05 3 0,09 0,09 0,06 0,06 4 0,25 0,19 0,15 0,21 35 5 1,62 0,52 0,54 0,62 Näytepalat raaka-aineista 1-3 olivat vahingoittuneet lähes samalla tavalla.

Näytteet 4 ja 5 olivat vahingoittuneet voimakkaam- 40 min.

Claims

1. Molybdeeniä sisältämättömän, kromipitoisen metalliseoksen käyttö, jolloin metalliseos sisältää 5 21-55 paino-% kromia, 0-30 paino-% rautaa, 0 - 5 paino-% voifrämiä, 45 - 79 paino-% nikkeliä ja tavallisia muita aineita, kuten hiiltä, piitä, fosfo-10 ria, rikkiä, typpeä, alumiinia, kuparia, vanadiinia, titaania, tantaalia ja niobiumia, raaka-aineena laitteistoissa, jotka kestävät rikkihappoa suurempina pitoisuuksina kuin 96 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen metalliseoksen 15 käyttö, tunnettu siitä, että kromipitoisuus on 23 - 51 paino-%.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen metalli-seoksen käyttö, tunnettu siitä, että raaka-aine kestää rikkihappoa pitoisuuksina 100, edullisesti 98,0 - 20 99,5 paino-%.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen metalliseoksen käyttö, tunnettu siitä, että raaka-aine kestää rikkihappoa konsentraatioina 100 - 122,5 paino-% (oleum).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen metal liseoksen käyttö, tunnettu siitä, että siitä valmistettu raaka-aine kestää rikkihappoa lämpötilassa enintään 350 °C, edullisesti 50 - 250 eC:ssa, erityisesti kuitenkin 80 - 200 °C:ssa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen metal liseoksen käyttö, tunnettu siitä, että sitä käytetään valmistettaessa laitteita lämmönvaihtimia varten, putkistoja, pumppuja, pumppuosia, armatuureja, laippoja, suodattimia, sumusuodattimia, pisaranerottimia, valmis-35 tettaessa S03-pitoisten kaasujen absorptioon käytettyjä g 88624 laitteistoja tai kaasunkuivaukseen, silloin kun rikkihappoa käytetään kuivausväliaineena, ja säiliöihin.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen metalliseoksen käyttö, tunnettu siitä, että siitä val-5 mistettuja laitteita sijoitetaan väli- ja loppuabsorption alueelle rikkihappoa valmistavassa tehtaassa lämpötilassa 80 - 190 “C ja rikkihappopitoisuuksilla 98,0 - 99,5 pai-no-% H2S04:a. i ίο 8 8 624